Холодильные машины для рефрижераторных контейнеров изготавливают крупные фирмы в США («Термокинг»), Европе («Линде», «Финсам»), Японии («Дайкин», «Ниссин», «Мицубиси»), Австралии («Имейл»).
В соответствии с рекомендациями ISO при разработке холодильных машин предусматривается поддержание температуры воздуха в грузовом объеме в пределах от -25 °С до +12 °С при температуре наружного воздуха летом +40 °С, зимой -25 °С.
В настоящее время для рефрижераторных контейнеров изготавливаются несъемные встроенные холодильные машины без дизель-генератора и съемные машины с дизель-генератором либо без него.
Конструктивные решения машин отличаются компактностью и обеспечивают свободный доступ к отдельным элементам охлаждающей системы на стоянках и в пути следования. В качестве холодильного агента в холодильных машинах использовался R12, а теперь осуществлен переход на R134a.
Компрессоры применяются только бессальниковые. Их надежность значительно выше, чем открытых компрессоров, а ремонтопригодность выше, чем герметичных. Применение компрессоров бессальникового типа позволяет производить замену клапанов без демонтажа компрессора, что неизбежно при герметичных компрессорах.
Компрессоры рассчитаны для работы на судах при кренах до 30° и дифферентах до 6°. Предусмотрен обогрев картера, чтобы предотвратить конденсацию фреона в компрессоре в зимних условиях во время нерабочей части цикла.
Производительность компрессора регулируется методом пусков и остановок. В некоторых схемах к этому добавляется перепуск части сжатого пара во всасывающую линию, применяются машины с двумя компрессорами.
Конденсаторы — с воздушным охлаждением, ребристо-трубные. Однако во многих машинах, в которых ресивер во время морских перевозок служит конденсатором, предусмотрено также водяное охлаждение. Это облегчает условия работы машины и уменьшает тепловую нагрузку судовых трюмов. Ресивер-конденсатор имеет штуцера для быстрого соединения с системой водоснабжения судна. Водяной конденсатор сблокирован с воздушным таким образом, что при снижении до определенного предела давления конденсации включаются вентиляторы воздушного конденсатора. Воздушные конденсаторы защищаются от переохлаждения в зимнее время.
Воздухоохладители размещаются в теплоизолированном объеме. В ряде случаев для обеспечения доступа к воздухоохладителям устраивается съемная крышка или люк. Все отверстия в корпусе воздухоохладителя, через которые пропускаются трубопроводы и провода, герметизируются эластичной водостойкой мастикой с низкой теплопроводностью.
Теплый воздух, как правило, забирается из нижней части контейнера, а охлажденный подается в верхнюю часть через отверстия в торцевой стенке или в подвесном потолке или через подвесные воздуховоды — металлические, тканерезиновые, пластмассовые. Циркуляция воздуха обеспечивается одним или несколькими осевыми вентиляторами.
Подача хладагента в испаритель осуществляется с помощью терморегулирующего вентиля с распределительным устройством. Предусмотрено автоматическое оттаивание испарителей при повышении гидравлического сопротивления потоку воздуха до заданного предела.
Для оттаивания испарителей и обогрева контейнеров применяются электронагреватели. Отдельными электронагревателями обогреваются водяные поддоны и дренажные системы для удаления конденсата. Трубы, по которым отводится конденсат, снабжаются специальной запорной арматурой (как правило, резиновыми наконечниками), предотвращающей подсос наружного воздуха. Поддоны имеют несколько увеличенную глубину для предотвращения разлива воды при качке.
Датчиком начала оттаивания является дифференциальное реле давления воздуха до и после испарителя. Иногда эта система дублируется для большей надежности реле времени. Окончание оттаивания осуществляется по команде реле температуры. Оттаивание может производиться и вручную.
В стенке каждого воздухоохладителя делается вентиляционное отверстие, закрываемое теплоизолированной крышкой, через которое при необходимости в контейнер вводится наружный воздух для поддержания определенной концентрации углекислого газа при перевозке плодов и овощей.
Элементы холодильной машины монтируются на общей раме.
Объем, занимаемый холодильной машиной в контейнерах, составляет 1,5-1,6 м3, масса машин — от 600 до 800 кг. В зависимости от того, занимает ли холодильная машина все машинное отделение или часть его, глубина меняется от 350 до 650 мм.
В холодильных машинах обеспечивается коррозионная устойчивость металлических частей. Применяются электрооборудование, защищенное от влаги и пыли, виброустойчивые монтажные соединения, а также элементы, стойкие по отношению к перегрузкам в любом направлении, равным 2g, возникающим при резком изменении скорости, направления движения или при морской качке.
Холодильные машины полностью автоматизированы. Они могут работать длительное время (30-60 суток) без обслуживания. Безаварийная работа гарантируется защитной автоматикой и дублированием ряда систем. Холодильные машины могут работать от сетей напряжением 200-220 В или 380-440 В, частотой 50-60 Гц.
Съемная холодильная машина с дизель-генератором фирмы «Финсам» (Норвегия) оснащена двумя компрессорами.
При перевозках охлажденных грузов работает один компрессор, замороженных — два компрессора. Схема с двумя компрессорами имеет ряд преимуществ: упрощается автоматизация машины, повышается ее надежность и уменьшается мощность дизель-генераторной установки. Вместе с тем увеличиваются масса и габаритные размеры холодильной машины, повышается ее стоимость.
Компрессоры «Дорин 400» — бессальниковые, холодопроизводительностью по 7,12 кВт (при температуре воздуха t0 = -18°С). Мощность электродвигателя каждого из компрессоров — 3 кВт, скорость вращения — 1450 об/мин при частоте тока 50 Гц. Защита компрессоров осуществляется с помощью реле высокого и низкого давления. Все элементы машины смонтированы на общей раме, имеющей пазы для подъема вилочным погрузчиком (фактически на раме смонтированы две независимые холодильные машины).
В теплоизолированном герметичном корпусе воздухоохладителя, расположенного в верхней части машинного отделения, имеются два испарителя (по одному на каждую машину). На дне корпуса установлен поддон для сбора конденсата и размещена дренажная система с двумя трубопроводами. В корпусе сделано отверстие для введения наружного воздуха. Система оттаивания испарителей и обогрева контейнера состоит из шести трубчатых электронагревателей общей мощностью 4,9 кВт.
Оттаивание испарителя производится автоматически или вручную. При автоматическом оттаивании датчиком, управляющим началом процесса, является дифференциальное реле давления воздуха. Одновременно с включением нагревателей вентилятор воздухоохладителя отключается. Завершается оттаивание с помощью реле температуры, когда температура трубки испарителя достигает 24°С. В случае, если это реле не сработает, выключение осуществляется вторым (аварийным) реле после повышения температуры до 54°С.
Циркуляция воздуха в воздухоохладителе осуществляется двумя осевыми высоконапорными вентиляторами, подающими каждый по 1,0 м3/с воздуха при скорости вращения рабочего колеса 3400 об/мин.
В теплоизолированном корпусе, кроме воздухоохладителя, размещены теплообменники и терморегулирующие вентили. Доступ в корпус для ремонта и обслуживания воздухоохладителя осуществляется через съемную крышку.
Два воздушных конденсатора обдуваются двумя осевыми вентиляторами производительностью по 0,65 м3/с при 1700 об/мин. Водяной конденсатор отсутствует. В холодильной машине использованы приборы автоматики фирмы «Данфос» (Дания).
Съемная холодильная машина фирмы «Nissin» (Япония) предназначена для рефрижераторных контейнеров массой 20 тонн брутто, оснащенных дизель-генераторами. Она рассчитана на поддержание температуры воздуха в грузовом пространстве контейнеров в диапазоне (+13 + -20) °С при температуре наружного воздуха (+40 + -30) °С.
Размеры холодильной машины LxHxB=1381x2064x609 мм, а ее масса равна m = 800 кг. Машина смонтирована на стальной сварной раме со специальными пазами для использования вилочного погрузчика при ее монтаже и демонтаже.
Для сборки блочной холодильной машины используется оборудование, изготавливаемое в Японии, США, Англии, ФРГ и Дании. В холодильном блоке установлен бессальниковый компрессор фирмы «PrestCold» (Англия) хладопроизводительностью 11,2 кВт при температурах кипения t0 = -30,5°С и конденсации — tк = 47°С.
Для защиты от аварийных режимов работы установлены реле низкого и высокого давления (РДН и РДВ), а также дифференциальное реле контроля смазки (РКС). Для уменьшения количества пуско-остановочных циклов компрессора часть сжатого пара возвращается в компрессор с помощью автоматического регулятора давления всасывания.
Для снижения температуры конца сжатия с помощью специального ТРВ во всасывающую линию компрессора впрыскивается жидкий холодильный агент.
Предусмотрен автоматический учет продолжительности работы компрессора.
Ребристо-трубный пакет воздухоохладителя с линейными размерами 457x1158x152 мм смонтирован в теплоизолированном герметичном коробе, исключающем возможность инфильтрации наружного воздуха через какие-либо неплотности. На дне короба установлен дренажный поддон с патрубками для отвода талой воды. Для предотвращения замерзания талой воды в поддоне и накопления льда, поддон и патрубок для отвода талой воды оборудованы электронагревателями (ТЭН-ы).
В теплообменном пакете воздухоохладителя также установлены ТЭН-ы, которые используются при оттайке либо при необходимости поддержания температур в грузовом пространстве на уровне 13-14 °С.
Расход воздуха через воздухоохладитель равен V = 0,5 м3/с, мощность электродвигателя N = 0,75 кВт.
Через отверстие в передней стенке воздухоохладителя в контейнер при перевозках фруктов и овощей можно подавать свежий воздух в количестве до 6,8 м3/ч. При этом специальный прибор определяет содержание СО2 в контейнере.
Испаритель можно оттаивать автоматически или вручную. Автоматическое оттаивание осуществляется, как и в описанных выше машинах, с помощью дифференциального реле давления воздуха.
Температура воздуха внутри контейнера поддерживается с точностью ± 1°С. Датчик контроля температуры воздуха в контейнере располагается на входе в воздухоохладитель.
Для защиты тропической плодовой продукции от недопустимого понижения температуры второй датчик устанавливается на выходе охлажденного воздуха из аппарата.
Температуры, измеряемые этими датчиками, записываются для контрольной регистрации на специальном приборе с сигнальной лампой. Продолжительность непрерывной записи температур может составлять от 7 до 31 суток.
Воздушный конденсатор имеет габариты 762x425x152 мм и расход воздуха V = 1,1 м3/с. Мощность электродвигателя вентилятора конденсатора N=0,75 кВт.
Кроме воздушного конденсатора, в схеме предусмотрен ресивер-конденсатор, охлаждаемый пресной водой, циркулирующей по замкнутому контуру. Этот контур, в свою очередь, охлаждается забортной водой (во время перевозок по воде). Максимальная температура охлаждающей воды 36 °С, расход 27 л/мин. При включении ресивера-конденсатора воздушный конденсатор автоматически выключается, и наоборот.
В схеме предусмотрен регенеративный теплообменник, фильтр-осушитель и индикатор влаги в холодильном агенте.
Практически аналогичная схема контейнерной холодильной машины, но без дизель-генератора, разработана и выпускается фирмой «Майекава» (Япония). Холодильная машина LKS-502D оснащена защитной автоматикой и аварийной ламповой сигнализацией.
Холодопроизводительность машины составляет 11,35 кВт при температуре воздуха в контейнере -18°С и 20 кВт при 4°С. Габаритные размеры 2078x2122x317 мм, масса 525 кг.
Компрессор бессальниковый. Номинальная мощность встроенного электродвигателя 3,75кВт. Максимальная потребляемая мощность при охлаждении 5,8 кВт, при нагреве — 5,1 кВт.
Воздухоохладитель занимает левую половину машинного отделения контейнера. По конструкции он аналогичен описанным выше. Испаритель выполнен из медных трубок с алюминиевыми ребрами.
Циркуляция воздуха осуществляется двумя осевыми вентиляторами с электродвигателями мощностью по 0,2 кВт. Производительность вентиляторов 0,8 м3/с. Общая мощность десяти трубчатых электронагревателей (ТЭН-ы) 4,5 кВт. Начало и конец процесса оттаивания определяются соответственно дифференциальным датчиком давления воздуха и реле температуры.
Теплообменный пакет воздушного конденсатора собран из медных трубок с медными ребрами и охлаждается двумя осевыми вентиляторами производительностью по 1,0 м3/с с электродвигателями по 0,2 кВт. Кроме того, имеется ресивер-конденсатор.
Холодильная машина снабжена защитной автоматикой и аварийной сигнализацией. Так же, как и в варианте холодильной машины фирмы «Nissin», установка агрегата предусмотрена в торце контейнера.
Таким образом, несмотря на имеющиеся конструктивные различия, принципиальные решения, принятые разными фирмами, во многом близки между собой.